进程管理课件精讲.ppt
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- 进程 管理 课件
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1、第三章第三章 进程管理进程管理3.1 进程的概念进程的概念(PROCESS)3.2 进程的描述进程的描述3.3 进程的状态及其转换进程的状态及其转换3.4 进程控制进程控制3.5 进程互斥进程互斥3.6 进程同步进程同步3.7 进程间通信进程间通信(IPC,INTER-PROCESS COMMUNICATION)3.8 线程线程(THREAD)3.9 死锁问题死锁问题(DEADLOCK)为了描述程序在并发执行时对系统资源的共享,需要描述为了描述程序在并发执行时对系统资源的共享,需要描述程序执行时动态特征的概念,这就是进程。在本章中,将讨论程序执行时动态特征的概念,这就是进程。在本章中,将讨论进
2、程概念、进程控制和进程间关系。进程概念、进程控制和进程间关系。3.1 进程进程(PROCESS)3.1.1 程序的顺序执行和并发执行程序的顺序执行和并发执行3.1.2 进程的定义和描述进程的定义和描述返回3.1.1 程序的顺序执行和并发执行程序的顺序执行和并发执行程序的执行有两种方式:顺序执行和并发执行。程序的执行有两种方式:顺序执行和并发执行。l顺序执行是单道批处理系统的执行方式,也用于简单顺序执行是单道批处理系统的执行方式,也用于简单的单片机系统;的单片机系统;l现在的操作系统多为并发执行,具有许多新的特征。现在的操作系统多为并发执行,具有许多新的特征。引入并发执行的目的是为了提高资源利用
3、率。引入并发执行的目的是为了提高资源利用率。IlClPlIiCiPiInCnPn作业l作业i作业n作业执行顺序 早期的作业执行顺序早期的作业执行顺序,是按照每个是按照每个作业作业ICP的顺序执行的顺序执行,前一个作业执行完前一个作业执行完,再执行下一个作业。再执行下一个作业。顺序执行情况:顺序执行情况:前趋图前趋图前趋图(前趋图(precedence graph)precedence graph)P=p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9=(p1,p2),(p1,p3),(p1,p4),(p2,p5),(p3,p5),(p4,p6),(p4,p7),(p5,p8),(p6,p8)
4、,(p7,p9),(p8,p9)123546789顺序执行的特征顺序执行的特征l顺序性:按照程序结构所指定的次序(可能有分顺序性:按照程序结构所指定的次序(可能有分支或循环)支或循环)l封闭性:独占全部资源,计算机的状态只由于该封闭性:独占全部资源,计算机的状态只由于该程序的控制逻辑所决定程序的控制逻辑所决定l可再现性:初始条件相同则结果相同。如:可通可再现性:初始条件相同则结果相同。如:可通过空指令控制时间关系。过空指令控制时间关系。程序的并发执行程序的并发执行I1I2C3C1C2P1P2P3I3I4C4P4在该例中:在该例中:I1先于先于C1和和I2,C1先于先于P1和和C2。P1先于先于
5、P2,I2先于先于C2和和I3。I2和和C1I3和和C2和和P1I4,C3,P2是重叠是重叠的。的。并发执行的特征并发执行的特征l间断间断(异步异步)性:性:走走停停走走停停,一个程序可能走到中,一个程序可能走到中途停下来,失去原有的时序关系;途停下来,失去原有的时序关系;l失去封闭性:共享资源,受其他程序的控制逻辑的影失去封闭性:共享资源,受其他程序的控制逻辑的影响。如:一个程序写到存储器中的数据可能被另一个响。如:一个程序写到存储器中的数据可能被另一个程序修改,失去原有的不变特征。程序修改,失去原有的不变特征。l失去可再现性:失去封闭性失去可再现性:失去封闭性 失去可再现性;外失去可再现性
6、;外界环境在程序的两次执行期间发生变化,失去原有的界环境在程序的两次执行期间发生变化,失去原有的可重复特征。可重复特征。并发执行的条件:达到封闭性和可再现性并发执行的条件:达到封闭性和可再现性程序程序 P(i)针对共享变量的针对共享变量的读集读集和和写集写集 R(i)和和W(i)条件:任意两个程序条件:任意两个程序P(i)和和P(j),有:,有:lR(i)W(j)=;lW(i)R(j)=;lW(i)W(j)=;同时成立,同时成立,P(i)和和 P(j)可并发执行。可并发执行。并发执行失去封闭性的原因是共享资源的影响,去掉这种并发执行失去封闭性的原因是共享资源的影响,去掉这种影响就行了。影响就行
7、了。1966年,由年,由Bernstein给出并发执行的条件。(这给出并发执行的条件。(这里没有考虑执行速度的影响。)里没有考虑执行速度的影响。)前两条保证一个程序的两次读之间数据不变化;最后一条前两条保证一个程序的两次读之间数据不变化;最后一条保证写的结果不丢掉。或写成保证写的结果不丢掉。或写成R(i)W(j)W(i)R(j)W(i)W(j)=例如,有四条语句:例如,有四条语句:S1:a:=x+yS2:b:=z+1S3:c:=a-bS4:w:=c+1现在的问题是实际中这个条件不好检查。现在的问题是实际中这个条件不好检查。它们的读集和写集分它们的读集和写集分别为别为r(s1)=x,yr(s2)
8、=z r(s3)=a,b r(s4)=cW(r1)=a W(r2)=b W(r3)=c W(r4)=w可见,可见,s1和和s2两条语句可以并发执行,满足两条语句可以并发执行,满足Bernstein,s1和和s3不能,其它请同学自己观察不能,其它请同学自己观察验证。验证。3.1.2 进程的定义和描述进程的定义和描述程序在处理机上执行时所发生的活动称为程序在处理机上执行时所发生的活动称为进程;进程;进程可以与其它进程并发执行;进程可以与其它进程并发执行;一个进程是虚拟机执行的一个程序;一个进程是虚拟机执行的一个程序;1.进程的定义进程的定义 一个具有一定独立功能的程序在一个数据一个具有一定独立功能
9、的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程。集合上的一次动态执行过程。2.进程的特征进程的特征动态性:进程具有动态的地址空间(数量和内动态性:进程具有动态的地址空间(数量和内容),地址空间上包括:容),地址空间上包括:l代码(指令执行和代码(指令执行和CPU状态的改变)状态的改变)l数据(变量的生成和赋值)数据(变量的生成和赋值)l系统控制信息(进程控制块的生成和删除)系统控制信息(进程控制块的生成和删除)独立性:各进程的地址空间相互独立,除非采用独立性:各进程的地址空间相互独立,除非采用进程间通信手段;进程间通信手段;并发性、异步性:并发性、异步性:虚拟虚拟结构化:代码段、数据段和核心段(在地
10、址空间结构化:代码段、数据段和核心段(在地址空间中);程序文件中通常也划分了代码段和数据段,中);程序文件中通常也划分了代码段和数据段,而核心段通常就是而核心段通常就是OS核心(由各个进程共享,核心(由各个进程共享,包括各进程的包括各进程的PCB)3.进程与程序的区别进程与程序的区别进程是动态的,程序是静态的:程序是有序进程是动态的,程序是静态的:程序是有序代码的集合;进程是程序的执行。通常进程代码的集合;进程是程序的执行。通常进程不可在计算机之间迁移;而程序通常对应着不可在计算机之间迁移;而程序通常对应着文件、静态和可以复制。文件、静态和可以复制。进程是暂时的,程序是永久的:进程是一个进程是
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